王小春

摘 要：化工生產(chǎn)行業(yè)相較于其他傳統(tǒng)行業(yè)，具有彈性大、生產(chǎn)周期長等多個特點(diǎn)，因此其在生產(chǎn)過程中對計算機(jī)技術(shù)的要求也在逐年增高。針對其行業(yè)特點(diǎn)，計算機(jī)技術(shù)對其的影響具有很大的發(fā)展空間。智能化的科學(xué)技術(shù)深入到化工生產(chǎn)中的多個層面，諸如輔助制圖、信息統(tǒng)計與處理等。文章通過對其發(fā)展現(xiàn)狀和局限性的多角度分析，來得出其發(fā)展前景。并通過總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)來提高計算機(jī)技術(shù)于化工智能化生產(chǎn)中的應(yīng)用比率，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展，助力企業(yè)穩(wěn)步提升。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)技術(shù);化工智能化生產(chǎn);數(shù)字化交付技術(shù)

中圖分類號：TQ056;TP39 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：1001-5922（2020）10-0112-04

Abstract：Compared with other traditional industries， the chemical production industry has many characteristics such as large flexibility and long production cycle. Therefore， the requirements for computer technology in the production process are also increasing year by year. According to the characteristics of its industry， the influence of computer technology on it has a lot of room for development. Intelligent science and technology have penetrated into many levels in chemical production， such as auxiliary mapping， information statistics and processing. This paper draws its development prospects through a multi-angle analysis of its development status and limitations. And by summing up relevant experience， the application rate of computer technology in the intelligent production of chemical industry is increased， promoting the development of the industry， and helping enterprises to steadily improve.

Key words：computer technology; chemical intelligent production; digital delivery technology

0 引 言

21世紀(jì)以來，移動物聯(lián)網(wǎng)和云端大數(shù)據(jù)等計算機(jī)技術(shù)都得到了飛速的發(fā)展，多種智能化技術(shù)的整體推動也使得其在化工生產(chǎn)中占據(jù)了引導(dǎo)地位?；ば袠I(yè)作為我國的傳統(tǒng)行業(yè)和支柱性產(chǎn)業(yè)，長久以來面臨著資金投入過大、生產(chǎn)危險性高等多方面的挑戰(zhàn)。同時還會受到環(huán)保監(jiān)測、市場實(shí)際發(fā)展等外部因素的影響，因此對智能化生產(chǎn)的需求也在逐年增高。通過引入計算機(jī)技術(shù)，來確保其生產(chǎn)效率的提升，從而達(dá)到促進(jìn)行業(yè)完美轉(zhuǎn)型和穩(wěn)步發(fā)展的最終目的。

1 智能化計算機(jī)技術(shù)于化工行業(yè)中的應(yīng)用

1.1 智能化技術(shù)于化工行業(yè)的應(yīng)用框架

智能化生產(chǎn)模式主要體現(xiàn)于3個層面，控制、生產(chǎn)和運(yùn)營3個層面完成智能化轉(zhuǎn)化有助于推動企業(yè)生產(chǎn)效率的提升，同時其在設(shè)計流程方面體現(xiàn)的優(yōu)勢也是不容忽視的。伴隨著智能設(shè)計模式的滲透與深入，化工生產(chǎn)方面取得了實(shí)質(zhì)的轉(zhuǎn)變。智能化構(gòu)架的具體流程如圖1所示。

由此可見通過構(gòu)建信息平臺，來完善化工工廠的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有助于提升生產(chǎn)速率。通過平臺對已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的分類和存儲，后期使用時可有效縮短調(diào)用時間，這種信息的預(yù)處理方式有助于日常管理的有素開展。

1.2 計算機(jī)技術(shù)于化工設(shè)計中的應(yīng)用

化工設(shè)計過程中離不開工程計算的支持，面對數(shù)據(jù)量龐大且運(yùn)算過程極其復(fù)雜的化工計算，相較于傳統(tǒng)的人力計算，應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)可以快速的提升運(yùn)算速率。借助精準(zhǔn)的設(shè)計力可以快速完成繪圖或冗雜的計算，計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用大大地減少了相關(guān)人員的工作壓力，其中尤以輔助性繪圖和模擬設(shè)計的應(yīng)用最為明顯。

1.2.1 于輔助性繪圖中的應(yīng)用

于化工生產(chǎn)中應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)，可以快速的分析出應(yīng)用材質(zhì)的理化特性，還可完成基本的實(shí)驗(yàn)分析和數(shù)據(jù)分析等流程。通過研究人員的努力，計算機(jī)輔助性繪圖技術(shù)（CAD）得到了不斷的完善和發(fā)展，其在化工生產(chǎn)方面的應(yīng)用也推動了該行業(yè)的快速發(fā)展。借助CAD作為設(shè)計軟件，可以將生產(chǎn)設(shè)備的二維圖紙轉(zhuǎn)化為更加直觀的三維圖紙。這種形式的轉(zhuǎn)變可以更好的完成設(shè)計分布圖和設(shè)備組成圖的精準(zhǔn)繪制，還可通過形象的演示過程來完成設(shè)備局部配件的動態(tài)運(yùn)動模仿。這種干涉仿真模擬有助于發(fā)現(xiàn)設(shè)備零件使用過程中的缺陷型，方便加以優(yōu)化和改正，以此來確保零件的設(shè)計更具可操作性和安全性。除了出現(xiàn)率較高的CAD軟件，近年來新發(fā)明的PDS軟件也得到了普遍的使用，涵蓋信息豐富全面和便于操作應(yīng)用都是其顯著的優(yōu)點(diǎn)。

1.2.2 于化工模型設(shè)計中的應(yīng)用

持續(xù)冗雜是化工過程的基本特點(diǎn)，如果僅以手工計算來完成，需要投入大量的人力和時間，還無法確定其準(zhǔn)確性，計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用則可以很好的解決這一問題。通過借助智能機(jī)器的精準(zhǔn)運(yùn)算力，可以很大程度上的精簡運(yùn)算工作量，還可通過內(nèi)設(shè)系統(tǒng)完成對化工過程的科學(xué)分析。伴隨著幾十年的不懈努力和不斷完善，Aspen Plus、HYSYS、DESIG2等設(shè)計軟件被開發(fā)了出來，并廣泛的應(yīng)用到了化工模型設(shè)計之中。極大地數(shù)據(jù)集成能力和所涵蓋的熱力學(xué)函數(shù)，可以完成數(shù)據(jù)分析和仿真運(yùn)行等多個設(shè)計環(huán)節(jié)，使生產(chǎn)效益得到了最大限度的保障。而近年來得以應(yīng)用的Lab VIEW軟件則因較好的參數(shù)整合能力，直觀性的參數(shù)對比有助于化工模型設(shè)計的改良。

1.3 于化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

近年來計算機(jī)技術(shù)于化工生產(chǎn)中的應(yīng)用越發(fā)普遍，通過運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)將生產(chǎn)過程與日常經(jīng)營相融合，化工產(chǎn)業(yè)的自動化水平得到了穩(wěn)定提高。產(chǎn)研一體和管優(yōu)結(jié)合的生產(chǎn)模式更加符合當(dāng)代社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀。計算機(jī)技術(shù)的普及及應(yīng)用，建立了新的供銷關(guān)系，企業(yè)與市場之間的密切聯(lián)系創(chuàng)發(fā)除了新的功效方案，并通過高效率的經(jīng)營模式來獲取最大化的經(jīng)濟(jì)利益。同時計算機(jī)技術(shù)也于儀器測試方面發(fā)揮著巨大的作用，借助計算機(jī)技術(shù)設(shè)定相應(yīng)程序后，精密儀器可自行運(yùn)轉(zhuǎn)無需人員看管。這一技術(shù)的實(shí)施可以很大程度上解放人力，并為化工生產(chǎn)提供適當(dāng)?shù)募夹g(shù)支持及保障。當(dāng)然計算機(jī)技術(shù)最終的體現(xiàn)還是在生產(chǎn)方面。鑒于化工類企業(yè)的生產(chǎn)特性，其安全問題一直是備受關(guān)注的。計算機(jī)技術(shù)的投入可科學(xué)性的檢測出化工原料中的毒素成分，確保生產(chǎn)過程時刻處于可控范圍內(nèi)，具有安全性和穩(wěn)定性的優(yōu)勢，舉例來講實(shí)際生產(chǎn)過程中可運(yùn)用DCS軟件來對生產(chǎn)流程進(jìn)行分級把控，有助于提升效率。

1.4 于化工科研和技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

1.4.1數(shù)據(jù)整合及處理

在化工生產(chǎn)過程中，模擬實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)計算是不可或缺的流程。但是復(fù)雜冗長的原始數(shù)據(jù)認(rèn)為處理起來十分的麻煩，而且鑒于化學(xué)反應(yīng)的特性，其數(shù)據(jù)較容易受到諸多外部的影響，這種不確定性致使無法獲取精準(zhǔn)的參數(shù)數(shù)據(jù)，只能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行比對和測試。而計算機(jī)技術(shù)因其較強(qiáng)的準(zhǔn)確性可以有效減少實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差，精簡實(shí)驗(yàn)次數(shù)并縮小參數(shù)范圍。以O(shè)rigin軟件舉例，它是一款結(jié)合數(shù)據(jù)處理、虛擬測試等多種功能于一體的智能化軟件。通過輸入已有的參數(shù)數(shù)據(jù)，可自動生成所需的圖紙樣稿，這種精簡的設(shè)計方式對化工技術(shù)人員有輔助作用，可助力其快速完成既定的工作目標(biāo)，減輕工作負(fù)擔(dān)減緩工作壓力。

1.4.2 化工仿真技術(shù)

通過在真實(shí)的化工環(huán)境下運(yùn)用模具進(jìn)行虛擬演示和分析即為化工仿真技術(shù)。這種新型計算機(jī)技術(shù)可將具體的實(shí)驗(yàn)過程以動畫的形式展現(xiàn)在屏幕上，更加直觀的觀感體驗(yàn)有助于理解。以Chem Lab舉例，通過在軟件中構(gòu)建虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)流程。通過形象化的動畫演示有助于工作人員對生產(chǎn)過程的深入性理解，從而進(jìn)一步提升工作能力。還可通過顯示化工生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)的安全問題來提升工人的安全意識?？稍谔摂M演示過程中增加互動緩解，來提升觀看人員的參與感，使其更具學(xué)習(xí)積極性。化工仿真技術(shù)應(yīng)用在化工生產(chǎn)中可以使其更具優(yōu)化性，并提升已有資源的利用率。

2 數(shù)字化交付技術(shù)的具體分析

2.1 設(shè)計平臺的構(gòu)建

目前我國大部分的化工行業(yè)在生產(chǎn)過程中應(yīng)用的是CAD或Excel等輔助軟件，具有一定的科技性和智能性。企業(yè)通過構(gòu)建數(shù)字化平臺，可對生產(chǎn)過程進(jìn)行信息化管理，并通過多層次的協(xié)同互助來提升化工生產(chǎn)的效率。具體的設(shè)計平臺框架如圖2所示：

通過上述圖表我們可以得知該設(shè)計平臺可以將儲存的文檔轉(zhuǎn)變?yōu)榛A(chǔ)數(shù)據(jù)，同步化的數(shù)據(jù)還可將三維立體模型和設(shè)計圖紙轉(zhuǎn)化為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行體現(xiàn)。

2.2? ?具體應(yīng)用案例分析

以化工生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的合成氨項目為具體例子，將數(shù)值設(shè)定為2.05kt/d.應(yīng)用AVEVA Plant設(shè)計平臺來完成數(shù)據(jù)的提交和生產(chǎn)過程中的信息化管理，并通過圖紙和數(shù)據(jù)相結(jié)合的成品樣本來完成文件的交接。處于同一數(shù)據(jù)平臺的生產(chǎn)流程在資料互通時可降低失誤率，設(shè)計品質(zhì)和互通效率都得到了極大的提升。在平臺內(nèi)完成生產(chǎn)所需的設(shè)計工作后，就可以進(jìn)入到數(shù)據(jù)交互階段，通過向出資者提供設(shè)計成品的樣圖，并對其數(shù)據(jù)參數(shù)、立體模型和數(shù)據(jù)文檔的全面講解來幫助投資者更好的理解設(shè)計理念。雖然數(shù)字化交付技術(shù)目前于化工生產(chǎn)中的應(yīng)用十分普遍，但是現(xiàn)有受計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的限制其運(yùn)行并不是十分的完善。相較于傳統(tǒng)的紙質(zhì)交流方式雖然更加具有科技感，但仍需要不斷改進(jìn)技術(shù)來促進(jìn)化工生產(chǎn)智能化的形成。

3 發(fā)展局限性分析

3.1? ?數(shù)字化設(shè)計發(fā)展程度的差距

現(xiàn)有計算機(jī)數(shù)字化設(shè)計的發(fā)展水平較低，在化工生產(chǎn)生產(chǎn)過程中起到的只是輔助作用。現(xiàn)有的Auto CAD和PDS等智能軟件雖然可以加快化工生產(chǎn)智能化的發(fā)展，但與實(shí)際的行業(yè)發(fā)展需求和社會實(shí)際需要還存有一定的差距。雖然減少了人力物力和資金的投入，提升了生產(chǎn)速率，但相對不完善的計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用過程中容易產(chǎn)生故障，漫長的檢測和維修時間都為化工生產(chǎn)的正常運(yùn)行造成了阻礙。化工生產(chǎn)的過程復(fù)雜還需要極強(qiáng)的精準(zhǔn)度和安全性，一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)紕漏或各個流程銜接不斷都會影響生產(chǎn)效率。數(shù)字化設(shè)計發(fā)展程度與實(shí)際需求的不相符一定程度上的限制了化工生產(chǎn)的發(fā)展[1]。

3.2? ? 制作工藝流程缺乏控制策略

在化工廠的日常生產(chǎn)過程中，加壓爐和壓縮機(jī)組長時間處于工作狀態(tài)，這些主要設(shè)備的控制策略很少是由后期運(yùn)用計算機(jī)技術(shù)設(shè)定而成的，多數(shù)是出廠前就由生產(chǎn)廠家完成了設(shè)定。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，既定的控制策略不能很好地貼合生產(chǎn)工藝流程的需求，極少數(shù)的主要設(shè)備甚至還會與生產(chǎn)流程發(fā)生沖突。技術(shù)性資料的欠缺也容易使關(guān)鍵設(shè)備停滯在原始工作狀態(tài)，鑒于控制策略受到生產(chǎn)廠家和專利供應(yīng)商的限制過多，計算機(jī)技術(shù)很難在后期添加到工生產(chǎn)常用的設(shè)備當(dāng)中。這種固態(tài)的控制策略不利于推動化工生產(chǎn)朝著智能化的發(fā)展，也很難將生產(chǎn)設(shè)備調(diào)制最優(yōu)狀態(tài)[2]。

3.3? ?缺乏建設(shè)動力和先進(jìn)技術(shù)的支持

鑒于我國化工行業(yè)的發(fā)展速度，相較于西方發(fā)達(dá)國家，還處于生產(chǎn)技術(shù)和資金的初步累積階段，在生產(chǎn)過程中缺乏建設(shè)動力和先進(jìn)計算機(jī)技術(shù)的支持。國內(nèi)很多的化工企業(yè)在生產(chǎn)中僅依靠單一的計算機(jī)技術(shù)，物理累積的方式使生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)單一在國際市場上競爭力較弱。單一規(guī)格的產(chǎn)品提供的數(shù)據(jù)參數(shù)有限，無法為今后的生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)參考和溝通交流。沒有先進(jìn)的技術(shù)加以支持無法完成傳統(tǒng)生產(chǎn)模式向智能化生產(chǎn)模式的過度。

4 計算機(jī)技術(shù)于智能化工廠生產(chǎn)中的應(yīng)用展望

4.1 于化工設(shè)計中的應(yīng)用展望

化工行業(yè)作為我國的朝陽產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展前景是十分廣闊的，伴隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和計算機(jī)技術(shù)的全面提升，今后的化工設(shè)計也不會僅僅限制于三維立體圖形的呈現(xiàn)方式。計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用有助于提供更精準(zhǔn)的設(shè)計方案，產(chǎn)品質(zhì)量的提升和產(chǎn)品更新?lián)Q代都得以保障。這種生產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)的全面提升，可提升企業(yè)的核心競爭力，有助于企業(yè)在相互較量中占據(jù)更大的市場份額。同時在計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和優(yōu)化過程中，可配備大容量數(shù)據(jù)庫來儲存參數(shù)數(shù)據(jù)，將化工設(shè)計的模擬系統(tǒng)趨于智能化發(fā)展。在實(shí)際設(shè)計過程中，還可將以往總結(jié)的豐富經(jīng)驗(yàn)作為輔助力量進(jìn)行應(yīng)用，動靜兼具的虛擬流程有助于設(shè)計出性能更加優(yōu)異的智能化軟件。

4.2 于化工生產(chǎn)中的應(yīng)用展望

相較于傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)模式，未來的發(fā)展方向會以智能化、自動化的方向?yàn)橹饕繕?biāo)。舉例來講，眾所周知化工企業(yè)的生產(chǎn)過程中存在著一定的危險性，安全事故頻發(fā)對從業(yè)人員的身體健康和企業(yè)經(jīng)濟(jì)都有很大的影響。可以借助先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)來研發(fā)智能機(jī)器人，將熟悉化工生產(chǎn)流程的機(jī)器人安排在生產(chǎn)線工作，代替工作人員從事危險性較高的工作，及保障人身及財產(chǎn)的安全，也有助智能化生產(chǎn)流程的構(gòu)建。計算機(jī)技術(shù)以其超高的應(yīng)用型和精準(zhǔn)性，是化工生產(chǎn)過程中不可或缺的輔助軟件。它的應(yīng)用不僅是化工行業(yè)和社會發(fā)展的實(shí)際需要，也是國家軟實(shí)力以及經(jīng)濟(jì)實(shí)力提升的有效助力[3]。

4.3 于化工調(diào)研中的應(yīng)用展望

作為兼具綜合性和智能性的實(shí)用工具，以計算機(jī)技術(shù)為依托發(fā)展而成的數(shù)據(jù)處理軟件，可以將前人經(jīng)過不斷探索和反復(fù)改良的經(jīng)驗(yàn)融入到今后的化工生產(chǎn)過程之中。通過二者的相互融合，促進(jìn)應(yīng)用軟件朝著更加智能化的方向發(fā)展。應(yīng)用于化學(xué)調(diào)研之中，可使原本枯燥無味的實(shí)驗(yàn)?zāi)M過程，更具直觀性和緊密型，生動形象的虛擬展示有助于我們更好的理解生產(chǎn)操作過程。具有精準(zhǔn)比對和糾錯功能的仿真系統(tǒng)有著良好的發(fā)展前景和廣闊的發(fā)展空間，其在智能化化工生產(chǎn)中的應(yīng)用也會更加普遍。

5 ? 結(jié)語

鑒于科技的迅猛發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)在我們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)中的應(yīng)用也變得越發(fā)廣泛。我國的化工企業(yè)也應(yīng)順應(yīng)社會發(fā)展的潮流，將先進(jìn)科技與生產(chǎn)流程相結(jié)合，完成其由傳統(tǒng)固有模式向先進(jìn)智能化模式的轉(zhuǎn)變。例如數(shù)字化交付技術(shù)的應(yīng)用就很好的實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)之間跨專業(yè)和平臺的交互。這不僅對推動化工科技的深入普及有助力作用，也有助于提升生產(chǎn)效率，加強(qiáng)企業(yè)核心競爭力，助力我國化工企業(yè)和社會經(jīng)濟(jì)的繁榮發(fā)展。

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